EM-500儲能網關的AI采集性能實測

EM-500是致遠電子面向工商儲能應用推出的高性價比儲能網關產品。為滿足采集外部傳感器數據需要，EM-500設計內置了多通道高性能AI采集接口，本文將對其進行一次實測。

EM-500是致遠電子面向工商儲能應用市場，研發的高性價比儲能網關產品，可在儲能系統應用中作為邊緣EMS(能源管理系統)總控、通訊管理機、規約轉換器或BAU(電池管理總控)使用。該系列產品集成了豐富的外設接口，支持各類BMS、PCS、空調、電表、屏顯等設備的通訊傳輸，且軟件上支持RT-Linux、Ubuntu等操作系統，支持IEC-61850等專用協議，可廣泛滿足各類儲能系統的本地能源管理應用需求，其實物如下圖1。

圖1  EM-500儲能網關

EM-500的外設接口非常豐富，包括以太網、RS485、AI采集等。本文重點介紹EM-500的AI采集接口，該接口用于外部模擬量的采樣或測量。

EM-500的AI采集接口擁有4個獨立的采集通道，內置12位的高速SAR型ADC芯片，根據逐次逼近原則，分多步執行轉換，將外部輸入的模擬量轉換成數字量，用戶可以通過設備串口將通道配置成電壓采集模式或電流采集模式（配置方法詳見產品在線文檔），其典型應用如下圖2所示。

圖2  AI接口典型應用圖

在電壓采集模式下，電壓測量范圍為DC 0~10V，精度1%以內，采樣率40sps；在電流采集模式下，電流測量范圍為0~20mA，精度同樣為1%以內，采樣率40sps。

為了驗證AI采集接口在全量程范圍都能滿足1%以內精度要求，我們可以通過穩壓電源、高精度萬用表和電子負載來搭建測試環境，測量其具體精度。

電壓采集精度測量實驗

實驗框圖如下圖3所示：

圖3  電壓采集精度測量實驗框圖

實驗圖片如下圖4：

圖4  電壓采集精度測量實驗圖

串口打印電壓讀數如下圖5：

圖5  串口打印電壓讀數圖

實驗過程為先把EM-500的AI接口配置成電壓采集模式，穩壓電源輸出電壓信號，電壓信號輸入到EM-500的AI采集通道，同時也輸入到高精度萬用表，以高精度萬用表的電壓讀數為基準，在EM-500的串口讀取AI采集通道測量到的電壓值，通過兩者相除，計算得出電壓采樣精度。在DC 0~10V的量程范圍內均勻的取10個測試點，具體的測量數據如下表1。

表1 電壓精度測試數據

電流采集精度測量實驗

實驗框圖如下圖6所示：

圖6  電流采集精度測量實驗框圖

實驗圖片如下圖7所示：

圖7  電流采集精度測量實驗圖

串口打印電流讀數如下圖8所示：

圖8  串口打印電流讀數圖

實驗過程為先把EM-500的AI接口配置成電流采集模式，穩壓電源輸出電流信號，電子負載、高精度萬用表和EM-500以串聯的方式連接，電子負載提前設置好負載電流值，電流信號先后進入電子負載、高精度萬用表和EM-500，以高精度萬用表的電流讀數為基準，在EM-500的串口讀取AI采集通道測量到的電流值，通過兩者相除，計算得出EM-500的電流采樣精度。在0~20mA的量程范圍內均勻的取10個測試點，具體的測量數據如下表2。

表2  電流精度測試數據

通過以上兩組測量數據，我們可以得出結論：EM-500的AI采集接口在全量程范圍都能滿足1%以內的精度要求。在儲能應用場景下，對于有模擬量采集需求，需要擴展接入傳感器的用戶，EM-500是非常好的選擇。